英特爾(Intel)和美光(Micron)合作研發(fā)NAND flash多年,8日宣布準(zhǔn)備拆伙,將在完成第三代3D NAND研發(fā)之后,正式分道揚(yáng)鑣。
Anandtech、巴倫報(bào)導(dǎo),英特爾和美光12年前成立合資公司IM Flash Technologies,發(fā)展NAND。英特爾資助研發(fā)成本,并可分享NAND銷(xiāo)售收益。不過(guò)兩家公司NAND策略迥異,英特爾的NAND幾乎全用于企業(yè)市場(chǎng)的固態(tài)硬盤(pán)(SSD)。美光除了販?zhǔn)跾SD、也供應(yīng)NAND flash芯片。
目前兩家公司的3D NAND制程,進(jìn)入第二代,可堆疊64層,正在研發(fā)第三代,預(yù)料可堆疊96層,預(yù)計(jì)在2018年底、2019年初問(wèn)世。此一制程之后,英特爾和美光將各走各的路。
Anandtech猜測(cè),也許是NAND堆疊層數(shù)破百之后,需要調(diào)整String Stacking的堆疊方式,兩家公司對(duì)此看法不同,因而分手。另一個(gè)可能是,目前3D NAND的生產(chǎn)主流是電荷儲(chǔ)存式(Charge trap) ,三星電子等都采用此一方式,英特爾/美光是唯一采用浮柵 (floating gate)架構(gòu)的業(yè)者。也許是兩家公司中有一家想改采電荷儲(chǔ)存式架構(gòu),但是此舉等于坦承失敗,代表從2D NAND轉(zhuǎn)換成3D NAND后,續(xù)用浮柵是錯(cuò)誤決定,因而鬧翻。
值得注意的是,兩家公司仍會(huì)繼續(xù)共同研發(fā)3D XPoint存儲(chǔ),此一技術(shù)被譽(yù)為打破摩爾定律的革命技術(shù)。
英特爾、美光(Micron Technology)開(kāi)發(fā)出新世代存儲(chǔ)芯片「3D Xpoint」,分析師相當(dāng)看好此一新科技,有人稱(chēng)這是革命性技術(shù),可打破摩爾定律的束縛,顯示美光和英特爾的研發(fā)能力不遜于韓廠(chǎng)。
巴倫2015年報(bào)導(dǎo),瑞信的John Pitzer為美光大多頭,他高度贊賞3D Xpoint,認(rèn)為未來(lái)3~5年商機(jī)為每年90~120億美元,美光/英特爾或許能拿下50%市占。他估計(jì)伺服器DRAM市場(chǎng)將從當(dāng)前的80億美元,成長(zhǎng)到130~170億美元,企業(yè)/數(shù)據(jù)中心NAND也會(huì)從當(dāng)前的60億美元,成長(zhǎng)到90~100億美元;新技術(shù)可分別吃下兩大市場(chǎng)的30%市值。
MKM Partners的Ian Ing則稱(chēng),過(guò)去50年來(lái),存儲(chǔ)設(shè)計(jì)都以電晶體為基礎(chǔ),3D Xpoint或許會(huì)打破限制。
幾大陣型的NAND Flash區(qū)別
在主要的NAND廠(chǎng)商中,三星最早量產(chǎn)了3D NAND,其他幾家公司在3D NAND閃存量產(chǎn)上要落后三星至少2年時(shí)間,Intel、美光前年才推出3D NAND閃存,Intel去年才發(fā)布了首款3D NAND閃存的SSD,不過(guò)主要是面向企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的。
這四大豪門(mén)的3D NAND閃存所用的技術(shù)不同,堆棧的層數(shù)也不一樣,而Intel在常規(guī)3D NAND閃存之外還開(kāi)發(fā)了新型的3D XPoint閃存,它跟目前的3D閃存有很大不同,屬于殺手锏級(jí)產(chǎn)品,值得關(guān)注。
1)三星:最早量產(chǎn)的V-NAND閃存
三星是NAND閃存市場(chǎng)最強(qiáng)大的廠(chǎng)商,在3D NAND閃存上也是一路領(lǐng)先,他們最早在2013年就開(kāi)始量產(chǎn)3D NAND閃存了。在3D NAND路線(xiàn)上,三星也研究過(guò)多種方案,最終量產(chǎn)的是VG垂直柵極結(jié)構(gòu)的V-NAND閃存,目前已經(jīng)發(fā)展了三代V-NAND技術(shù),堆棧層數(shù)從之前的24層提高到了48層,TLC類(lèi)型的3D NAND核心容量可達(dá)到256Gb容量,在自家的840、850及950系列SSD上都有使用。
值得一提的是,三星在3D NAND閃存上領(lǐng)先不光是技術(shù)、資金的優(yōu)勢(shì),他們首先選擇了CTF電荷擷取閃存(charge trap flash,簡(jiǎn)稱(chēng)CTF)路線(xiàn),相比傳統(tǒng)的FG(Floating Gate,浮柵極)技術(shù)難度要小一些,這多少也幫助三星占了時(shí)間優(yōu)勢(shì)。
三星3D NAND產(chǎn)品一路從堆疊24層、32層到48層等,目前堆疊64層3D NAND已是整體產(chǎn)能中的主流。過(guò)去堆疊24層、32層及48層產(chǎn)品,其單位容量生產(chǎn)成本也許僅較2D NAND貴一些或相同,但是從堆疊64層3D NAND開(kāi)始,其生產(chǎn)成本與功能優(yōu)勢(shì)皆大幅超過(guò)2D NAND。
三星內(nèi)部人士表示,2018年將努力讓堆疊64層3D NAND生產(chǎn)比重過(guò)半,至于堆疊96層3D NAND產(chǎn)品,計(jì)劃將于2018年上半開(kāi)始正式投產(chǎn),未來(lái)堆疊64層及96層產(chǎn)品,將是三星3D NAND的兩大主力,而且到了2018年下半,3D NAND生產(chǎn)比重也計(jì)劃進(jìn)一步拉高至90%以上。
據(jù)Digitimes消息,三星3D NAND比重已在2017年第4季突破80%,三星計(jì)劃除了部分車(chē)用產(chǎn)品外,2018年將進(jìn)一步提升3D NAND生產(chǎn)比重至90%以上,全面進(jìn)入3D NAND時(shí)代。
東芝是閃存技術(shù)的發(fā)明人,雖然現(xiàn)在的份額和產(chǎn)能被三星超越,不過(guò)東芝在NAND及技術(shù)領(lǐng)域依然非常強(qiáng)大,很早就投入3D NAND研發(fā)了,2007年他們獨(dú)辟蹊徑推出了BiCS技術(shù)的3D NAND——之前我們也提到了,2D NAND閃存簡(jiǎn)單堆棧是可以作出3D NAND閃存的,但制造工藝復(fù)雜,要求很高,而東芝的BiCS閃存是Bit Cost Scaling,強(qiáng)調(diào)的就是隨NAND規(guī)模而降低成本,號(hào)稱(chēng)在所有3D NAND閃存中BiCS技術(shù)的閃存核心面積最低,也意味著成本更低。
東芝和閃迪是戰(zhàn)略合作伙伴,雙方在NAND領(lǐng)域是共享技術(shù)的,他們的BiCS閃存前年開(kāi)始量產(chǎn)。去年6月,東芝聯(lián)合西部數(shù)據(jù)(Western Digital)旗下閃迪(SanDisk)宣布,研發(fā)出全球首款采用堆棧96層工藝技術(shù)的3D NAND Flash產(chǎn)品,且已完成試作、確認(rèn)基本動(dòng)作。
該款堆棧96層的3D NAND試作品為256Gb(32GB) ,相比目前64層堆棧的閃存使用的BiCS 3技術(shù),96層3D NAND閃存使用的是BiCS 4技術(shù)(3bit/cell,TLC),BiCS 4技術(shù)最大的意義不只是堆棧層數(shù)更多,西數(shù)提到96層3D NAND閃存不僅會(huì)有TLC類(lèi)型的,還會(huì)支持QLC,也就是4bit MLC閃存。
3)SK Hynix:悶聲發(fā)財(cái)?shù)?D NAND
在這幾家NAND廠(chǎng)商中,SK Hynix的3D NAND最為低調(diào),相關(guān)報(bào)道很少,以致于找不到多少SK Hynix的3D NAND閃存資料,不過(guò)從官網(wǎng)公布的信息來(lái)看,SK Hynix的3D NAND于 2014年Q4推出的第一代,2015年Q3季度推出的第二代,前年Q4推出的則是第三代3D NAND閃存,只不過(guò)前面三代產(chǎn)品主要面向eMCC 5.0/5.1、UFS 2.0等移動(dòng)市場(chǎng),去年推出的第四代3D NAND閃存則會(huì)針對(duì)UFS 2.1、SATA及PCI-E產(chǎn)品市場(chǎng)。
SK Hynix的3D NAND閃存堆棧層數(shù)從36層起步,不過(guò)真正量產(chǎn)的是48層堆棧的3D NAND閃存,MLC類(lèi)型的容量128Gb,TLC類(lèi)型的也可以做到256Gb容量。
去年四月,SK海力士宣布研發(fā)出全球首款,容量 256Gb 的第 4 代 72 層堆疊 3D NAND Flash,預(yù)計(jì) 2017 年下半年量產(chǎn)。而該產(chǎn)品量產(chǎn)后,將超越當(dāng)時(shí)由日本半導(dǎo)體大廠(chǎng)東芝(Toshiba)所推出的容量 256Gb 的 64 層 3D NAND Flash 的儲(chǔ)存密度。
4)Intel/美光:容量最高的3D NAND閃存
這幾家廠(chǎng)商中,Intel、美光的3D NAND閃存來(lái)的最晚,前年才算正式亮相,不過(guò)好菜不怕晚,雖然進(jìn)度上落后了點(diǎn),但I(xiàn)MFT的3D NAND有很多獨(dú)特之處,首先是他們的3D NAND第一款采用FG浮柵極技術(shù)量產(chǎn)的,所以在成本及容量上更有優(yōu)勢(shì),其MLC類(lèi)型閃存核心容量就有256Gb,而TLC閃存則可以做到384Gb,是目前TLC類(lèi)型3D NAND閃存中容量最大的。
值得一提的是,美光、Intel的3D NAND容量密度是最高的。
前年的ISSCC大會(huì)上美光還公布了容量高達(dá)768Gb的3D NAND閃存論文,雖然短時(shí)間可能不會(huì)量產(chǎn),但已經(jīng)給人帶來(lái)了希望。
不過(guò)Intel的殺手锏在于3D XPoint閃存。
IMFT在3D NAND閃存上進(jìn)展緩慢已經(jīng)引起了Intel的不滿(mǎn),雖然雙方表面上還很和諧,但不論是16nm閃存還是3D閃存,Intel跟美光似乎都有分歧,最明顯的例子就是Intel都開(kāi)始采納友商的閃存供應(yīng)了,之前發(fā)布的540s系列硬盤(pán)就用了SK Hynix的16nm TLC閃存,沒(méi)有用IMFT的。
Intel、美光不合的證據(jù)還有最明顯的例子——那就是Intel甩開(kāi)美光在中國(guó)大連投資55億升級(jí)晶圓廠(chǎng),準(zhǔn)備量產(chǎn)新一代閃存,很可能就是3D XPoint閃存,這可是Intel的殺手锏。
這個(gè)3D XPoint閃存我們之前也報(bào)道過(guò)很多了,根據(jù)Intel官方說(shuō)法,3D XPoint閃存各方面都超越了目前的內(nèi)存及閃存,性能是普通顯存的1000倍,可靠性也是普通閃存的1000倍,容量密度是內(nèi)存的10倍,而且是非易失性的,斷電也不會(huì)損失數(shù)據(jù)。
由于還沒(méi)有上市,而且Intel對(duì)3D XPoint閃存口風(fēng)很?chē)?yán),所以我們無(wú)法確定3D XPpoint閃存背后到底是什么,不過(guò)比較靠譜的說(shuō)法是基于PCM相變存儲(chǔ)技術(shù),Intel本來(lái)就是做存儲(chǔ)技術(shù)起家的,雖然現(xiàn)在的主業(yè)是處理器,但存儲(chǔ)技術(shù)從來(lái)沒(méi)放松,在PCM相變技術(shù)上也研究了20多年了,現(xiàn)在率先取得突破也不是沒(méi)可能。
相比目前的3D NAND閃存,3D XPoint閃存有可能革掉NAND及DRAM內(nèi)存的命,因?yàn)樗瑫r(shí)具備這兩方面的優(yōu)勢(shì),所以除了做各種規(guī)格的SSD硬盤(pán)之外,Intel還準(zhǔn)備推出DIMM插槽的3D XPoint硬盤(pán),現(xiàn)在還不能取代DDR內(nèi)存,但未來(lái)一切皆有可能。
據(jù)了解,未來(lái)兩代XPoint正在開(kāi)發(fā)中。這可能會(huì)將XPoint芯片內(nèi)部的分層從2層增加到4層,然后再到8層,每次增加層數(shù)芯片容量都會(huì)翻番。另外,也可以通過(guò)堆疊芯片來(lái)達(dá)到同樣的目的。
還有另外一種說(shuō)法和猜測(cè)是,這兩種增加容量的方法都面臨困難。
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